混合硅激光器可用于批量生产光学器件

企业团队 / 2021-08-13 01:59

本文摘要:在硅晶片上生产半导体激光器是电子行业长期以来的目标,但事实证明这种生产工艺极具挑战性。现在,A*STAR研究所的研究人员研发了一种新的生产方法,这种方法低廉、非常简单而且可扩展性强劲。 混合硅激光器将III-V族半导体(如砷化镓和磷化铟)的闪烁特性与成熟期的硅生产技术相结合。这些激光器引发了相当大的注目,因为它们可以将光子和微电子元件构建在一个单一的硅芯片,取得价格低廉、可批量生产的光学器件。它们具备普遍的应用于前景,从短距离数据通信到高速、长距离光传输。

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在硅晶片上生产半导体激光器是电子行业长期以来的目标,但事实证明这种生产工艺极具挑战性。现在,A*STAR研究所的研究人员研发了一种新的生产方法,这种方法低廉、非常简单而且可扩展性强劲。

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混合硅激光器将III-V族半导体(如砷化镓和磷化铟)的闪烁特性与成熟期的硅生产技术相结合。这些激光器引发了相当大的注目,因为它们可以将光子和微电子元件构建在一个单一的硅芯片,取得价格低廉、可批量生产的光学器件。它们具备普遍的应用于前景,从短距离数据通信到高速、长距离光传输。然而,在目前的生产过程中,在分开的III-V半导体晶片上生产激光器,然后将其分开对准每个硅器件——这是耗时又便宜的工艺,容许了芯片上激光器的数量。

为了解决这些局限性,来自A*STAR数据存储研究所的DorisKeh-TingNg及其同事研发了一种用作生产混合III-V半导体和绝缘体上硅薄膜(SOI)光学微腔的创意方法。这大大降低了生产工艺的复杂性,使器件结构更为灵活。500nm直径微盘的斜角扫瞄电子显微镜图像。

图片由A*STAR数据存储研究所获取“转印整个腔体是十分有挑战性的,”Ng说道。“目前,没一个单一的转印配方和掩模,容许能在整个微腔转印,所以我们要求研发一种新的方法。”通过首先用于SOI层间热键通工艺将III-V半导体薄膜吸附到氧化硅(SiO2)晶片上,它们产生很强的键合,避免了对氧化剂如食人鱼光刻液或氢氟酸的必须。而且通过用于双软掩模技术来转印到预期层的微腔,他们避免了用于多重覆盖面积光刻和转印周期的拒绝——这是一个具备挑战性的过程。

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Ng说明说道:“我们的方法增加了生产步骤数,增加了危险性化学品的用于,并且整个过程只必须一个光刻步骤来已完成。”该工作首次引进了一种新的异质核配备和构建生产工艺,它将低温SiO2层间键合与双软掩模、单光刻图案融合一起。Ng说道:“这一过程不仅能生产出有异质核器件,而且大大减少了生产工艺的可玩性,并且可以作为研究领域的另一种混合微腔用于。


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